CN111207036A - 一种便于维持转动平衡的风力发电设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便于维持转动平衡的风力发电设备，包括底座、塔架、机舱、轮毂、清洗机构、停机机构和若干风叶，停机机构包括平移组件、平移板、第一挡板、第二挡板和若干凸轴，清洗机构包括水泵、竖管、横管、蓄水组件、两个支撑组件和两个喷头，蓄水组件包括水箱、盖板、转动单元、滤网和排水管，该便于维持转动平衡的风力发电设备通过停机机构便于控制轮毂和风叶停止转动，方便清洗机构对风叶进行清洗，使得各个风叶质量一致，保证轮毂转动的稳定性，清洗机构可自动收集雨水，并进行过滤，无需借助外部水源，实现节水和自给自足的功能，从而提高了设备的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及新能源设备领域，特别涉及一种便于维持转动平衡的风力发电设备。
背景技术
风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。广义地说，风能也是太阳能，所以也可以说风力发电机，是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发电机。
风力发电机的叶片在设备发电过程中起着至关重要的作用，但是随着设备的长期运行，叶片的表面将吸附大量的灰尘及杂质，这些灰尘及杂质将会对风产生阻力，减小风对叶片的攻角，降低7%-10%的发电量，另外，由于污垢在叶片上分布不均匀，因此，它还会增加空气动力学的不平衡和质量不平衡，造成风叶旋转过程中轮毂的转动不平衡，影响风力发电机运行的安全性，进而导致现有的风力发电设备实用性降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种便于维持转动平衡的风力发电设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种便于维持转动平衡的风力发电设备，包括底座、塔架、机舱、轮毂、清洗机构、停机机构和若干风叶，所述机舱通过塔架设置在底座的上方，所述轮毂的一端设置在机舱内，所述风叶周向均匀分布在轮毂的另一端，所述机舱内设有PLC，所述停机机构和清洗机构均位于机舱的上方；
所述停机机构包括平移组件、平移板、第一挡板、第二挡板和若干凸轴，所述凸轴周向均匀分布在轮毂的外周，所述凸轴的数量与风叶的数量相等，所述凸轴与风叶一一对应，所述平移组件与平移板传动连接，所述平移板抵靠在机舱的上方，所述第一挡板和第二挡板分别固定在平移板的两端的靠近风叶的一侧，所述第一挡板的长度大于第二挡板的长度；
所述清洗机构包括水泵、竖管、横管、蓄水组件、两个支撑组件和两个喷头，所述蓄水组件分别通过两个支撑组件与机舱的两侧连接，所述蓄水组件包括水箱、盖板、转动单元、滤网和排水管，所述水泵固定在水箱的底部的一侧，所述盖板通过转动单元盖设在水箱上，所述排水管固定在水箱的下方，所述排水管内设有阀门，所述水泵通过竖管与横管连通，所述横管位于风叶的上方，两个喷头分别固定在横管的两端，所述水泵和阀门均与PLC电连接，所述滤网倾斜固定在水箱内，所述滤网的靠近排水管的一侧的高度低于滤网的远离排水管的一侧的高度。
作为优选，为了检测第一挡板是否挡住凸轴，所述第一挡板的远离平移板的一端内设有压力传感器，所述压力传感器与PLC电连接。
作为优选，为了驱动平移板移动，所述平移组件包括第一电机、丝杆和轴承，所述第一电机和轴承均固定在机舱的上方，所述第一电机与PLC电连接，所述第一电机与丝杆的一端传动连接，所述丝杆的另一端设置在轴承内，所述平移板套设在丝杆上，所述平移板的与丝杆的连接处设有与丝杆匹配的螺纹。
作为优选，为了避免丝杆锈蚀，所述丝杆上涂有防腐镀锌层。
作为优选，为了避免第一挡板、第二挡板和凸轴磨损，所述凸轴的顶端设有滚轮和两个夹板，所述滚轮套设在凸轴上，两个夹板分别位于滚轮的上方和下方，所述夹板固定在凸轴上。
作为优选，为了便于支撑水箱，所述支撑组件包括平板和两个支脚，所述平板固定在机舱的一侧，所述水箱通过支脚固定在平板的上方。
作为优选，为了带动盖板转动，所述转动单元包括横板、中心轴、连接架、驱动单元和两个套管，所述横板固定在水箱的上部的一侧，所述套管固定在横板的上方，所述中心轴的两端分别设置在两个套管内，所述中心轴通过连接架与盖板固定连接，所述驱动单元与中心轴传动连接。
作为优选，为了驱动中心轴转动，所述驱动单元包括第二电机、驱动齿轮和从动齿轮，所述第二电机固定在横板的上方，所述第二电机与PLC电连接，所述第二电机与驱动齿轮传动连接，所述驱动齿轮与从动齿轮啮合，所述从动齿轮同轴固定在中心轴上。
作为优选，为了保证第二电机的驱动力，所述第二电机为直流伺服电机。
作为优选，为了检测天气状况，所述横管的上方设有气象传感器，所述气象传感器与PLC电连接。
本发明的有益效果是，该便于维持转动平衡的风力发电设备通过停机机构便于控制轮毂和风叶停止转动，方便清洗机构对风叶进行清洗，使得各个风叶质量一致，保证轮毂转动的稳定性，清洗机构可自动收集雨水，并进行过滤，无需借助外部水源，实现节水和自给自足的功能，从而提高了设备的实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的便于维持转动平衡的风力发电设备的结构示意图；
图2是本发明的便于维持转动平衡的风力发电设备的机舱的俯视图；
图3是本发明的便于维持转动平衡的风力发电设备的清洗机构的结构示意图；
图4是图3的A部放大图；
图中：1.底座，2.塔架，3.机舱，4.轮毂，5.风叶，6.平移板，7.第一挡板，8.第二挡板，9.凸轴，10.水泵，11.竖管，12.横管，13.喷头，14.水箱，15.盖板，16.滤网，17.排水管，18.压力传感器，19.第一电机，20.丝杆，21.轴承，22.滚轮，23.夹板，24.平板，25.支脚，26.横板，27.中心轴，28.连接架，29.套管，30.第二电机，31.驱动齿轮，32.从动齿轮，33.气象传感器。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种便于维持转动平衡的风力发电设备，包括底座1、塔架2、机舱3、轮毂4、清洗机构、停机机构和若干风叶5，所述机舱3通过塔架2设置在底座1的上方，所述轮毂4的一端设置在机舱3内，所述风叶5周向均匀分布在轮毂4的另一端，所述机舱3内设有PLC，所述停机机构和清洗机构均位于机舱3的上方；
PLC，即可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，其实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，一般用于数据的处理以及指令的接收和输出，用于实现中央控制。
该风力发电装置中底座1的位置固定，通过塔架2支撑机舱3，使得轮毂4上的风叶5位于高处，有风通过时，作用在风叶5上，带动轮毂4转动，对机舱3内部进行做功，实现风力发电。机舱3内部的PLC定期控制停机机构运行，使得轮毂4和风叶5不受风力影响，停止转动后，再由清洗机构对风叶5进行清洗，去除表面的灰尘，保证风叶5的质量一致，便于维持风叶5转动的平衡，实现安全稳定的风力发电，提高设备的实用性。
如图2所示，所述停机机构包括平移组件、平移板6、第一挡板7、第二挡板8和若干凸轴9，所述凸轴9周向均匀分布在轮毂4的外周，所述凸轴9的数量与风叶5的数量相等，所述凸轴9与风叶5一一对应，所述平移组件与平移板6传动连接，所述平移板6抵靠在机舱3的上方，所述第一挡板7和第二挡板8分别固定在平移板6的两端的靠近风叶5的一侧，所述第一挡板7的长度大于第二挡板8的长度；
在对风叶5清洗前，由平移组件带动平移板6靠向风叶5移动，使得平移板6带动第一挡板7和第二挡板8移动，将第一挡板7移动至一定距离，使得轮毂4上的凸轴9抵靠在第一挡板7上后，平移组件带动平移板6按原方向移动，使得凸轴9位于第一挡板7和第二挡板8之间，防止凸轴9转动，进而通过轮毂4固定了风叶5的角度，而后由清洗机构对风叶5进行冲刷清洗，在对一个风叶5清洗过后，将平移板6远离风叶5移动，使得凸轴9转过第一挡板7后，再将平移板6靠近风叶5移动，固定轮毂4和风叶5，便于清洗机构对第二个风叶5进行清洗，如此，通过逐个对风叶5进行清洗，冲刷表面的灰尘，便于保证风叶5的质量一致，使得风叶5转动平稳，减小振动，实现安全风力发电。
如图3所示，所述清洗机构包括水泵10、竖管11、横管12、蓄水组件、两个支撑组件和两个喷头13，所述蓄水组件分别通过两个支撑组件与机舱3的两侧连接，所述蓄水组件包括水箱14、盖板15、转动单元、滤网16和排水管17，所述水泵10固定在水箱14的底部的一侧，所述盖板15通过转动单元盖设在水箱14上，所述排水管17固定在水箱14的下方，所述排水管17内设有阀门，所述水泵10通过竖管11与横管12连通，所述横管12位于风叶5的上方，两个喷头13分别固定在横管12的两端，所述水泵10和阀门均与PLC电连接，所述滤网16倾斜固定在水箱14内，所述滤网16的靠近排水管17的一侧的高度低于滤网16的远离排水管17的一侧的高度。
清洗机构中，通过支撑组件固定支撑水箱14，在雨天，PLC控制转动单元启动，带动盖板15向上翻转，利用盖板15增大集水面积，使得雨水进入水箱14中，通过滤网16进行过滤，雨停时，PLC控制转动单元带动盖板15反向转动，堵住水箱14，避免水蒸发，在需要清洗风叶5时，PLC控制水泵10启动，带动通过滤网16过滤后的水流从竖管11输送至横管12，通过两个喷头13分别从风叶5的两侧进行冲刷清洗，去除风叶5表面的灰尘，便于各个风叶5质量保持一致，维持转动的平衡。
作为优选，为了检测第一挡板7是否挡住凸轴9，所述第一挡板7的远离平移板6的一端内设有压力传感器18，所述压力传感器18与PLC电连接。当凸轴9靠向第一挡板7后，压力传感器18检测到压力数据，将压力信号传递给PLC，PLC确定凸轴9的位置后，控制平移组件继续移动，使得第二挡板8和第一挡板7对凸轴9的两侧夹持固定。
如图2所示，所述平移组件包括第一电机19、丝杆20和轴承21，所述第一电机19和轴承21均固定在机舱3的上方，所述第一电机19与PLC电连接，所述第一电机19与丝杆20的一端传动连接，所述丝杆20的另一端设置在轴承21内，所述平移板6套设在丝杆20上，所述平移板6的与丝杆20的连接处设有与丝杆20匹配的螺纹。
PLC控制第一电机19启动，带动丝杆20在轴承21的支撑作用下旋转，丝杆20通过螺纹作用在平移板6上，使得平移板6沿着丝杆20的轴线进行移动。
作为优选，为了避免丝杆20锈蚀，所述丝杆20上涂有防腐镀锌层。利用防腐镀锌层保护丝杆20，避免丝杆20锈蚀影响其与平移板6的移动。
作为优选，为了避免第一挡板7、第二挡板8和凸轴9磨损，所述凸轴9的顶端设有滚轮22和两个夹板23，所述滚轮22套设在凸轴9上，两个夹板23分别位于滚轮22的上方和下方，所述夹板23固定在凸轴9上。通过固定在凸轴9上的夹板23限制了滚轮22的位置，滚轮22与第一挡板7和第二挡板8接触，通过滚轮22的滚动，可减小第一挡板7和第二挡板8移动时受到的磨损。
作为优选，为了便于支撑水箱14，所述支撑组件包括平板24和两个支脚25，所述平板24固定在机舱3的一侧，所述水箱14通过支脚25固定在平板24的上方。平板24固定在机舱3上，利用支脚25便于固定支撑水箱14。
如图4所示，所述转动单元包括横板26、中心轴27、连接架28、驱动单元和两个套管29，所述横板26固定在水箱14的上部的一侧，所述套管29固定在横板26的上方，所述中心轴27的两端分别设置在两个套管29内，所述中心轴27通过连接架28与盖板15固定连接，所述驱动单元与中心轴27传动连接。
横板26的位置固定，通过固定在横板26上的套管29，便于支撑中心轴27，驱动单元运行后，带动中心轴27转动，中心轴27通过连接架28可带动盖板15进行转动。
作为优选，为了驱动中心轴27转动，所述驱动单元包括第二电机30、驱动齿轮31和从动齿轮32，所述第二电机30固定在横板26的上方，所述第二电机30与PLC电连接，所述第二电机30与驱动齿轮31传动连接，所述驱动齿轮31与从动齿轮32啮合，所述从动齿轮32同轴固定在中心轴27上。
PLC控制第二电机30启动，带动驱动齿轮31转动，驱动齿轮31作用在从动齿轮32上，使得从动齿轮32转动，带动与其固定连接的中心轴27转动。
作为优选，利用直流伺服度电机驱动力强的特点，为了保证第二电机30的驱动力，所述第二电机30为直流伺服电机。
作为优选，为了检测天气状况，所述横管12的上方设有气象传感器33，所述气象传感器33与PLC电连接。利用气象传感器33检测天气状况，并将气象数据传递给PLC，便于在雨天时控制盖板15转动，使得水箱14打开收集雨水。
该风力发电设备可通过平移组件带动第一挡板7和第二挡板8移动，对凸轴9夹持固定，便于通过轮毂4固定风叶5的位置，而后通过水泵10抽取水箱14内的水流，对风叶5进行清洗，去除风叶5上的灰尘，使得各个风叶5质量保持一直，便于维持轮毂4转动的稳定性，在雨天，可通过转动盖板15，扩大集水面积，利用水箱14收集雨水，并通过滤网16过滤，为清洗风叶5提供清洁的水源，无需外部水源，从而提高了设备的实用性。
与现有技术相比，该便于维持转动平衡的风力发电设备通过停机机构便于控制轮毂4和风叶5停止转动，方便清洗机构对风叶5进行清洗，使得各个风叶5质量一致，保证轮毂4转动的稳定性，清洗机构可自动收集雨水，并进行过滤，无需借助外部水源，实现节水和自给自足的功能，从而提高了设备的实用性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种便于维持转动平衡的风力发电设备，其特征在于，包括底座（1）、塔架（2）、机舱（3）、轮毂（4）、清洗机构、停机机构和若干风叶（5），所述机舱（3）通过塔架（2）设置在底座（1）的上方，所述轮毂（4）的一端设置在机舱（3）内，所述风叶（5）周向均匀分布在轮毂（4）的另一端，所述机舱（3）内设有PLC，所述停机机构和清洗机构均位于机舱（3）的上方；
所述停机机构包括平移组件、平移板（6）、第一挡板（7）、第二挡板（8）和若干凸轴（9），所述凸轴（9）周向均匀分布在轮毂（4）的外周，所述凸轴（9）的数量与风叶（5）的数量相等，所述凸轴（9）与风叶（5）一一对应，所述平移组件与平移板（6）传动连接，所述平移板（6）抵靠在机舱（3）的上方，所述第一挡板（7）和第二挡板（8）分别固定在平移板（6）的两端的靠近风叶（5）的一侧，所述第一挡板（7）的长度大于第二挡板（8）的长度；
所述清洗机构包括水泵（10）、竖管（11）、横管（12）、蓄水组件、两个支撑组件和两个喷头（13），所述蓄水组件分别通过两个支撑组件与机舱（3）的两侧连接，所述蓄水组件包括水箱（14）、盖板（15）、转动单元、滤网（16）和排水管（17），所述水泵（10）固定在水箱（14）的底部的一侧，所述盖板（15）通过转动单元盖设在水箱（14）上，所述排水管（17）固定在水箱（14）的下方，所述排水管（17）内设有阀门，所述水泵（10）通过竖管（11）与横管（12）连通，所述横管（12）位于风叶（5）的上方，两个喷头（13）分别固定在横管（12）的两端，所述水泵（10）和阀门均与PLC电连接，所述滤网（16）倾斜固定在水箱（14）内，所述滤网（16）的靠近排水管（17）的一侧的高度低于滤网（16）的远离排水管（17）的一侧的高度。
2.如权利要求1所述的便于维持转动平衡的风力发电设备，其特征在于，所述第一挡板（7）的远离平移板（6）的一端内设有压力传感器（18），所述压力传感器（18）与PLC电连接。
3.如权利要求1所述的便于维持转动平衡的风力发电设备，其特征在于，所述平移组件包括第一电机（19）、丝杆（20）和轴承（21），所述第一电机（19）和轴承（21）均固定在机舱（3）的上方，所述第一电机（19）与PLC电连接，所述第一电机（19）与丝杆（20）的一端传动连接，所述丝杆（20）的另一端设置在轴承（21）内，所述平移板（6）套设在丝杆（20）上，所述平移板（6）的与丝杆（20）的连接处设有与丝杆（20）匹配的螺纹。
4.如权利要求3所述的便于维持转动平衡的风力发电设备，其特征在于，所述丝杆（20）上涂有防腐镀锌层。
5.如权利要求1所述的便于维持转动平衡的风力发电设备，其特征在于，所述凸轴（9）的顶端设有滚轮（22）和两个夹板（23），所述滚轮（22）套设在凸轴（9）上，两个夹板（23）分别位于滚轮（22）的上方和下方，所述夹板（23）固定在凸轴（9）上。
6.如权利要求1所述的便于维持转动平衡的风力发电设备，其特征在于，所述支撑组件包括平板（24）和两个支脚（25），所述平板（24）固定在机舱（3）的一侧，所述水箱（14）通过支脚（25）固定在平板（24）的上方。
7.如权利要求1所述的便于维持转动平衡的风力发电设备，其特征在于，所述转动单元包括横板（26）、中心轴（27）、连接架（28）、驱动单元和两个套管（29），所述横板（26）固定在水箱（14）的上部的一侧，所述套管（29）固定在横板（26）的上方，所述中心轴（27）的两端分别设置在两个套管（29）内，所述中心轴（27）通过连接架（28）与盖板（15）固定连接，所述驱动单元与中心轴（27）传动连接。
8.如权利要求7所述的便于维持转动平衡的风力发电设备，其特征在于，所述驱动单元包括第二电机（30）、驱动齿轮（31）和从动齿轮（32），所述第二电机（30）固定在横板（26）的上方，所述第二电机（30）与PLC电连接，所述第二电机（30）与驱动齿轮（31）传动连接，所述驱动齿轮（31）与从动齿轮（32）啮合，所述从动齿轮（32）同轴固定在中心轴（27）上。
9.如权利要求8所述的便于维持转动平衡的风力发电设备，其特征在于，所述第二电机（30）为直流伺服电机。
10.如权利要求1所述的便于维持转动平衡的风力发电设备，其特征在于，所述横管（12）的上方设有气象传感器（33），所述气象传感器（33）与PLC电连接。
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2020
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